核心素養視野下運用問題教學法優化高中物理教學的策略探究

王 惠，張金良，金年慶

1.揚州大學物理科學與技術學院，江蘇 揚州225000

2.江蘇省揚州中學，江蘇 揚州 225000

《普通高中物理課程標準 （2017年版）》（以下簡稱新課標）將物理學科的核心素養劃分為物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個維度[1]。作為基礎教育的重要學科，將核心素養的培養在課堂教學中加以落實是當前物理教育發展的迫切需要。

問題教學法是教師根據教學目標創設一定的問題情境，引導學生去發現問題、探究問題，并為學生提供一個交流、合作的平臺，讓學生經歷解決問題的思維過程，掌握知識、學會學習、發展能力的一種教學方法。隨著新課改的深入和物理教育培養要求的提高，問題教學法的優勢愈加顯著。本文秉持培養學生核心素養的理念，深入探究問題教學法在高中物理課堂教學中的應用，為高中物理教師在核心素養理念下實施問題教學法提供一定的思路。

1 問題教學法與物理核心素養的聯系

1.1 問題教學法與物理觀念的聯系

在物理觀念素養中，新課標要求學生形成物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等，能用其解釋自然現象和解決實際問題[1]。新課標之所以特別強調學生運用這些物理觀念去解決實際問題，是因為核心素養是在解決實際問題時才能表現出來的。問題教學法的關鍵要素是創設真實的問題情境，需要學生在物理情境中發現問題并探究問題，將所學的物理概念和規律在其頭腦中內化成物理觀念。因此，在物理教學中運用問題教學法對學生物理觀念的形成具有促進作用。

1.2 問題教學法與科學思維的聯系

物理學的研究對象大到宇宙天體，小到基本粒子，十分廣泛且極其復雜，通過科學思維能夠揭示事物的本質特征和內在規律[2]。問題教學法以問題為引領，重視在創設的問題情境中激發學生的問題意識和探究欲望，在問題解決的活動中發展其科學思維，在交流與討論的環節強化和深化其科學思維。因此，問題教學法是學生科學思維素養培養的重要手段。

1.3 問題教學法與科學探究的聯系

科學探究素養是一種內化素養，包括動手操作、合作交流等能力，還有分析、歸納、演繹、邏輯推理等抽象思維能力[3]。在科學探究過程中，要求教師鼓勵學生發揮主觀能動性，引導學生體驗科學探究過程，最終使問題得以解決，達成探究目標。問題教學法注重培養學生科學探究的主動性，要求學生能夠發現問題，自主探究問題，從而提高分析、解決問題的能力。因此，問題教學法與科學探究素養的培養目標是一致的。

1.4 問題教學法與科學態度與責任的聯系

科學態度與責任包含認知、情感和行為意向三個方面。在認知方面要求學生具有實事求是的科學態度；在情感方面要求學生有強烈的學習動機，有合作的意愿，有解決困難的信心；在行為意向方面要求學生積極且努力地進行物理實踐活動，會應用物理知識去解決生活中的實際問題[4]。在問題教學法教學下，通過真實的問題情境，能夠激發學生的學習熱情，學生在教師的引導下能夠積極主動地去解決問題，最終完成新知識與頭腦中原有知識的重組。學生在真實情境的刺激下會產生一種迫切想要解決問題的沖動，但實際上在問題解決的過程中可能會遇到困難，教師可以提供適當的幫助，鼓勵他們克服困難，獲得成功的體驗并增強自信。因此，問題教學法可以為學生營造和諧的學習氛圍，讓學生在良好的氛圍中從認知、情感、行為意向等方面提升其科學態度與責任。

2 核心素養視野下問題教學法的一般教學流程

筆者在前人對問題教學法一般教學流程研究的基礎上，結合核心素養的培養要求，把各個模式的優點整合，并兼顧物理學科和問題教學法的特點，建構了問題教學法在高中物理教學中的一般流程（圖1）。該流程首先明確核心素養教學目標；接著設置了五個教學環節：一是結合教學內容創設問題情境，提出本節課的核心問題，激發學生的學習動機。二是以問題為導向，分析解決途徑，重點培養學生的科學思維。三是以問題為引領，經歷實驗探究，重點培養學生的科學探究能力。四是以問題為中心，組織學生合作交流，分享學習成果，在此環節著重培養學生的科學態度與責任。五是以問題為載體，應用物理知識形成結論，鞏固加深學生的物理觀念。

圖1 核心素養視野下問題教學法的一般教學流程

3 核心素養視野下問題教學法的課堂教學策略

依據問題教學法在高中物理教學中的一般流程，筆者以人教版高中物理必修二第六章第四節“生活中的圓周運動”一課為例，對在核心素養視野下運用問題教學法優化高中物理課堂教學的策略作如下探究。

3.1 明確核心素養教學目標

在進行問題教學法教學之前，教師應當根據物理課程標準的要求，認真梳理本節課有關物理核心素養四個維度相應的培養目標，清楚地知道通過本節課學生可以學到哪些知識，提高哪些能力，制定出教學目標并促使學生在課堂學習過程中努力達成這些目標。

例如，“生活中的圓周運動”的教學目標可以這樣制定：（1）物理觀念目標：會在實際問題中分析向心力的來源；掌握用牛頓運動定律解決問題的方法；深化運動與相互作用的物理觀念。（2）科學思維目標：通過分析火車路基傾斜設計、汽車過橋問題，提高科學思維能力。（3）科學探究目標：通過實驗探究過程促進同學間的交流合作，提高團隊意識和科學探究能力。（4）科學態度與責任目標：能從物理視角解釋生活中的圓周運動現象，形成將物理知識應用于生活實際的科學態度。

3.2 創設問題情境，提出核心問題

創設問題情境是問題教學法的關鍵要素。創設一個有效的問題情境首先需要教師充分了解學生已有的認知結構。然后，結合教學內容，給學生提供與他們的生活經驗相一致的真實情境，提出本節課的核心問題，讓學生在問題情境的刺激下，產生強烈的學習動機。

例如，在“生活中的圓周運動”教學中，利用多媒體展示：游樂場里的摩天輪、過山車、雜技演員表演的水流星、火車拐彎等真實情境，激發學生的學習興趣。讓學生觀察，思考此類物體運動有什么共同的特點？通過這一核心問題進入本節課的學習。

3.3 以問題為導向，分析解決途徑

明確核心問題之后，教師要以問題為導向，鼓勵學生積極思考，分析解決問題的途徑。如果核心問題難度太大，教師可以將問題分解成一連串的具有邏輯性的小問題，就好像在樓層之間搭建一個個小臺階，讓學生通過這些“臺階”最終達成學習目標。這一環節是培養學生科學思維的大好時機，學生可能會有很多五花八門的思路，教師不要立刻否定，要引導學生抓住問題的主要因素，忽略次要因素，修正自己的想法，最后確定切實可行的解決方案。

例如，在“生活中的圓周運動”新課教學環節，為了解釋上面的核心問題，教師可以向學生展示水平路基上火車車輪的圖片，再次提問并讓學生思考：火車拐彎時所需的向心力由什么力提供？然后教師介紹火車輪緣的結構，帶領學生進行受力分析，得出結論，列出向心力的公式。通過這樣的思考和分析，讓學生形象地感知輪緣與外軌間存在著巨大的彈力后，進一步拋出問題：如何避免長時間擠壓對鐵軌和車輪帶來的損害？鼓勵學生思考并提出解決方案，由此引出路基傾斜的設計。帶領學生進行受力分析，繼續提問：若軌道對輪緣無擠壓作用，對車速有何要求？讓學生思考由重力與支持力合力提供向心力，由此得出臨界速度。緊接著，繼續追問：若火車速度大于或小于臨界速度時，軌道對輪緣是否有擠壓？由此層層深入分析問題，激活學生的思維。

3.4 以問題為引領，經歷實驗探究

物理是一門實驗科學，問題教學法教學在解決問題的過程中要以問題為引領，引導學生進行實驗探究。在指導學生實驗探究環節，教師應引導學生基于實驗觀察，收集實驗數據，培養學生在觀察中發現問題、獲取證據以及處理信息等科學探究能力。

如在“生活中的圓周運動”這節課中，當討論完火車和汽車在水平面內的圓周運動后，再次提出問題：為什么生活中拱橋比凹橋多？從而引出汽車在豎直面內的圓周運動。為了讓學生能直觀地感知車速對橋面壓力的影響，教師可以讓學生進行玩具小汽車過橋的模擬實驗，引導學生觀察玩具小汽車靜止在拱橋頂端和有速度經過拱橋頂端這兩種情況下，橋面形變的較大差異，從中發現并提出問題：為什么速度的大小會對橋面帶來如此影響？

3.5 以問題為中心，組織交流合作

學生的科學態度與責任不是靠教師灌輸就能獲得的，而是通過問題解決過程中的相互合作，討論交流，有時甚至是爭論或辯論中才能得到培養。對物理課堂教學來說，應堅持以問題為中心，適當增加課堂討論交流的機會。

又如，在前面的模擬實驗之后，教師可通過對玩具小汽車的受力分析，列出牛頓動力學方程，組織學生討論小汽車速度不同時對橋面壓力的影響。進而又拋出問題“若支持力為0，車速應為多大”，由此得出豎直面內圓周運動的臨界速度，啟發學生探究速度大于臨界值時的情況，并留下思考問題“若拱橋半徑等于地球半徑，車速也大于臨界值會怎樣”，為后面天體運動的學習做好鋪墊。

3.6 以問題為載體，應用物理知識

在交流討論之后，教師要以問題為載體，引導學生對生活中的物理學現象追根溯源，師生共同總結，發現問題的本質。最后，可以創設新的問題情境，讓學生在理解了基本物理概念、定律和原理之后，能夠應用這些知識解決現實生活中遇到的問題，進一步鞏固并加深物理觀念。

再如，在“生活中的圓周運動”這節課最后的知識應用鞏固環節，教師可以精選一些生活中的問題或習題組織教學。

4 小結

問題教學法順應新時代教育發展的主題，并且與物理核心素養的培養要求具有適切性。運用問題教學法進行高中物理教學的五個教學環節環環相扣，整個教學過程以培養學生的物理核心素養為目標，以問題的提出和問題的解決為主要方式，教師以引導者的身份起幫助、組織和指導的作用，讓學生經歷科學探究、合作、交流等多種活動形式，引導學生學習物理知識，發現物理規律，形成物理觀念，發展科學思維，提升科學態度與責任，從而優化高中物理教學。